JP6707954B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータに関する。

下記特許文献１には、送風用のファンを回転させるファンモータが開示されている。このファンモータは、アウタロータ型のブラシレスモータであり、ステータ及びロータを有するモータ本体と、ロータの周囲に設けられたモータホルダと、ステータを支持するセンタピースと、を含んで構成されている。また、モータホルダには、当該モータホルダの外部からの冷却風をモータ本体側へ導く冷却風導入路が形成されている。そして、冷却風導入路を通過する冷却風がヒートシンクに当たることで、ステータへの通電を制御する制御回路の一部を構成する回路素子等の熱がヒートシンクを介して放熱されるようになっている。

特開２０１５−５７０１４号公報

ところで、ファンモータの作動の安定性や耐久性という観点では、制御回路の熱のヒートシンクを介した放熱性能を向上させることが望ましい。

本発明は上記事実を考慮し、制御回路の放熱性能を向上させることができるファンモータを得ることが目的である。

請求項１記載のファンモータは、ステータ及び該ステータの磁界を受けて回転するロータを有するモータ本体と、前記ロータの回転に伴い回転するファンと、前記ステータへの通電を制御する制御回路を構成する回路基板及び該回路基板に取付けられた回路素子を有する制御装置と、前記制御装置に取付けられ、該制御装置の熱を放熱する放熱部を有するヒートシンクと、前記ロータの周囲に設けられたモータホルダ及び前記ステータを支持すると共に前記モータホルダとの間に前記放熱部が配置されると共に空気流が通過する空気流通路を形成するセンタピースを有するケース体と、前記放熱部へ向けて流れる空気流が導入される導入部と、前記導入部から導入された前記空気流が前記ファン側へ排出される排出部と、前記放熱部に対して前記空気流の下流側に配置され、前記空気流を遮る方向に延びる対向部と、を備え、前記放熱部は、前記モータホルダ側へ向けて突出する突出部を含んで構成され、前記対向部は、板状に形成された対向壁とされ、前記突出部と前記対向壁とが、前記ロータの回転径方向に対向して配置され、前記対向壁が、前記突出部を通過した空気流の下流側に配置されている。

請求項１記載のファンモータによれば、モータ本体が作動すると、すなわち、ステータ磁界を受けてロータ回転すると、ファンが回転する。これにより、ファンによる送風が開始される。ここで、ステータへの通電は制御装置によって制御され、この制御装置は回路基板及び回路素子を含んで構成されている。また、回路素子及び回路基板の熱は、ヒートシンクに伝達される。そして、導入部から空気流通路を通じて排出部へ流れる空気流が、ヒートシンクの放熱部に当たることで、ヒートシンクに伝達された回路素子及び回路基板の熱をヒートシンクの放熱部から空気流へ放熱させることができる。ところで、請求項１記載の発明では、導入部から導入された空気流を遮る方向に延びる対向部が設けられ。そのため、ヒートシンクの放熱部を通過した空気流は対向部に当たることにより、ヒートシンクの放熱部の周辺に滞留する。その結果、ヒートシンクの放熱部から空気流への放熱性能を向上させることができる。このように、請求項１記載の発明では、制御装置の放熱性能、すなわち、制御回路の放熱性能を向上させることができる。

請求項２記載のファンモータは、請求項１記載のファンモータにおいて、前記対向壁は、前記放熱部と近接する位置に設けられている。

請求項２記載のファンモータによれば、対向部を上記の位置に配置することにより、対向部に当たった空気流をヒートシンクの放熱部の周辺により一層滞留させ易くすることができる。これにより、制御回路の放熱性能をより一層向上させることができる。

請求項３記載のファンモータは、請求項１又は請求項２記載のファンモータにおいて、前記対向壁は、前記空気流の流路を狭める方向へ突出する凸状に形成されている。

請求項３記載のファンモータによれば、対向部を空気流の流路を狭める方向へ突出する凸状に形成することにより、ヒートシンクの放熱部を通過する空気流の流速を高めることができる。これにより、ヒートシンクの放熱部から空気流への放熱を促進させることができる。

請求項４記載のファンモータは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のファンモータにおいて、前記対向壁は、前記排出部側に設けられている。

請求項４記載のファンモータによれば、対向部を排出部側に設けることにより、空気流が滞留する空間の体積を大きくすることができる。これにより、制御回路の放熱性能をより一層向上させることができる。

請求項５記載のファンモータは、請求項４記載のファンモータにおいて、前記空気流が、前記モータ本体に沿って流れた後に前記排出部から排出される。

請求項５記載のファンモータによれば、導入部から導入された空気流によってモータ本体を冷却することができる。

請求項６記載のファンモータは、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のファンモータにおいて、前記放熱部は、複数の前記突出部を含んで構成され、前記ケース体には、前記複数の突出部の突出方向の先端側の面に沿って配置される又は接触した状態で配置される流速増加部が設けられている。

請求項６記載のファンモータによれば、上記流速増加部をケース体に設けることにより、ヒートシンクの複数の突出部の間を通過する空気流の流速を高めることができる。これにより、ヒートシンクの突出部から空気流への放熱を促進させることができる。
請求項７記載のファンモータは、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のファンモータにおいて、前記モータホルダは、前記ロータを該ロータの回転径方向外側から囲う筒状に形成された包囲部と、該包囲部から該包囲部の径方向外側に拡がる円盤部と、該円盤部から前記センタピース側に向けて立設されていると共に前記ロータの回転軸方向から見て矩形状に形成された矩形状壁部と、を含んで構成され、前記矩形状壁部の一部分には、該矩形状壁部の内部に空気流を導入する前記導入孔が形成され、前記ロータと前記ステータとの間に形成された隙間、前記ロータに形成された開口、及び前記包囲部と前記モータ本体との間に形成された隙間が、前記排出部とされ、前記矩形状壁部に囲まれた空間において前記包囲部の径方向内側の空間と連通された部分は、前記モータ本体が配置されるモータ本体配置部とされ、前記矩形状壁部に囲まれた空間において前記モータ本体配置部よりも前記導入孔側の部分でかつ前記円盤部と前記ロータの回転軸方向に対向する部分は、前記放熱部が配置される放熱部配置部とされ、前記円盤部における前記モータ本体配置部と前記放熱部配置部との境目に、前記対向壁が立設されている。

第１実施形態に係るファンモータの縦断面図である。 ダクト、ファン及びモータシャフトの図示を省略した第１実施形態に係るファンモータを示す斜視図である。 第１実施形態に係るファンモータのモータハウジングを制御装置が配置される側から見た斜視図である。 第２実施形態に係るファンモータの一部を拡大して示す縦断面図である。 第２実施形態に係るファンモータのモータハウジングを制御装置が配置される側から見た斜視図である。 第２実施形態に係るファンモータのモータハウジングをファンが配置される側から見た斜視図である。 変形例に係るモータハウジングをファンが配置される側から見た拡大斜視図である。

図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態に係るファンモータについて説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係るファンモータ１０は、ステータ１２及びロータ１４を有するモータ本体１６と、モータホルダ１８と、センタピース２０と、制御装置２２と、回路ケース２４と、を備えている。なお、以下の説明において、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、ロータ１４の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

ステータ１２は、環状に形成されたコア２６と、複数の巻線２８を有している。複数の巻線２８は、コア２６に放射状に形成された複数のティースに樹脂製のインシュレータを介して巻回されている。

ロータ１４は、有天円筒状のロータハウジング３０と、ロータハウジング３０の内周面に固着されたロータマグネット３２を有している。ロータハウジング３０は、ステータ１２を収容しており、ロータマグネット３２は、ステータ１２の径方向外側にステータ１２と対向して配置されている。ロータハウジング３０の天井部の中央部には、円筒状の固定部３４が形成されており、この固定部３４の内側には、モータシャフト３６が圧入されている。

図１及び図２に示されるように、ケース体の一部を構成するモータホルダ１８は、ロータ１４の周囲に設けられている。具体的には、モータホルダ１８は、ロータ１４の周囲を囲う筒状に形成された包囲部３８と、この包囲部３８から包囲部３８の径方向外側に拡がる円盤部４０とを有している。円盤部４０は、後述するセンタピース２０の本体部４２側に開口する薄型の容器状に形成されている。また、円盤部４０におけるファン６４が配置させる側には、複数の肉抜孔７０が円盤部４０の周方向に沿って形成されている。

図３に示されるように、モータホルダ１８においてファン６４（図１参照）が配置される側とは反対側には、軸方向視で略矩形状に形成された矩形状壁部７２が後述するセンタピース２０側に向けて立設されている。この矩形状壁部７２の径方向外側の一部分には、当該矩形状壁部７２の内部に空気流を導入するための導入部としての矩形状の導入孔７４が形成されている。なお、矩形状壁部７２において導入孔７４が形成された部位の径方向外側には、空気流を導入孔７４へ導くためのガイド部７６が形成されている。また、図１及び図３に示されるように、ロータ１４とステータ１２との間の形成された隙間及びロータに形成された開口は、矩形状壁部７２の内部に導入された空気流を排出するための排出部７８とされている。なお、包囲部３８とモータ本体１６との間に形成された隙間も、矩形状壁部７２の内部に導入された空気流を排出するための排出部７８とされている。

図３に示されるように、矩形状壁部７２に囲まれた空間において包囲部３８と対応する部分（包囲部３８の径方向内が側の空間と連通された部分）は、モータ本体１６が配置されるモータ本体配置部８０とされている。また、矩形状壁部７２に囲まれた空間においてモータ本体配置部８０よりも導入孔７４側の部分でかつ円盤部４０と軸方向に対向する部分は、後述するヒートシンク５８の放熱部５８Ｂが配置される放熱部配置部８２とされている。そして、円盤部４０におけるモータ本体配置部８０と放熱部配置部８２との境目には、径方向を厚み方向とする板状に形成された対向部としての対向壁８４が後述するセンタピース２０側に向けて立設されている。

図１に示されるように、ケース体の他の一部を構成するセンタピース２０は、モータ本体１６の軸方向に円盤部４０と組み付けられた本体部４２と、この本体部４２の中央部から突出する支持部４４と、を有している。本体部４２の周縁部は、モータホルダ１８の周縁部と係合されている。これにより、モータホルダ１８とセンタピース２０との間には、導入孔７４から排出部７８へ流れる空気流が通過する空気流通路８３が形成されている。なお、センタピース２０の本体部４２とモータホルダ１８の円盤部４０とは、モータ本体１６の軸方向に組み付けられた状態で、モータ本体１６の周方向における幾つかの箇所においてボルト５０により固定されている。

また、本体部４２の中央部に形成された支持部４４には、環状に形成されたコア２６が圧入されている。これにより、ステータ１２は、センタピース２０に保持されている。

センタピース２０に設けられた支持部４４には、軸受５２がそれぞれ設けられており、この軸受５２の内側には、モータシャフト３６が圧入されている。そして、このようにしてモータシャフト３６が軸受５２を介して支持部４４に支持されることにより、モータシャフト３６を含むロータ１４の全体は、センタピース２０及びステータ１２に対して回転可能とされている。

制御装置２２は、センタピース２０の本体部４２に対してステータ１２とは反対側に配置されている。この制御装置２２は、センタピース２０の本体部４２に沿って配置された矩形板状の回路基板５４と、この回路基板５４上に実装された（取付けられた）複数の回路素子５６等を有している。

回路基板５４における本体部４２側の面には、熱伝導性が良好なアルミ又は銅などの金属や樹脂材料等を用いて形成されたヒートシンク５８が取付けられている。このヒートシンク５８は、回路基板５４の板厚方向から見て略矩板状に形成された基部５８Ａと、基部５８Ａの短手方向の一方側の部分に立設されていると共にヒートシンク５８に伝達された熱の大部分を放熱させる放熱部５８Ｂを構成する突出部としての複数のボス部５８Ｃと、を含んで構成されている。また、複数のボス部５８Ｃは、センタピース２０の本体部４２を貫通してモータホルダ１８の円盤部４０側に露出されることで、空気流通路８３内における対向壁８４よりも上流側（導入孔７４側）に配置されている。また、複数のボス部５８Ｃ及び対向壁８４の先端部は、径方向に対向して配置されている。

回路ケース２４は、扁平容器状に形成されており、開口をセンタピース２０の本体部４２側に向けた状態で本体部４２に組み付けられている。これにより、回路ケース２４と本体部４２とによって形成された空間には、上述の制御装置２２が収容されている。

なお、このファンモータ１０は、例えば乗用自動車等の車両に搭載される送風装置として好適に用いられるものであり、モータシャフト３６の先端部には、ファン６４（例えばシロッコファン）が取り付けられ、モータホルダ１８は、ファン６４を収容するダクト６６に組み付けられる。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、以上説明した本実施形態に係るファンモータ１０によれば、モータホルダ１８には、導入孔７４が形成されている。そして、図１に示されるファン６４の回転に伴いファンモータ１０の内部が負圧になると、導入孔７４から空気が吸い込まれ、この導入孔７４から導入された空気流が、空気流通路８３を通じてモータ本体１６側へ導かれる。そしてさらに、モータ本体１６側へ導かれた空気流は、モータホルダ１８の包囲部３８とモータ本体１６との間に形成された隙間である排出部７８からファン６４側へ向けて排出される。これにより、モータ本体１６、特に、ステータ１２を冷却することができる。

また、空気流通路８３には、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃが配置されている。そのため空気流通路８３を通過する空気流の一部は、ボス部５８Ｃの間を通過する。これにより、ヒートシンク５８に伝達された回路素子５６及び回路基板５４の熱をヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃから空気流へ放熱させることができる。

また、本実施形態では、導入孔７４から導入された空気流を遮る方向に延びる対向壁８４が、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの下流側（排出部７８側）に設けられている。そのため、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃを通過した空気流は対向壁８４に当たることにより、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの周辺に滞留する。その結果、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの周辺において対流が生じて、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃから空気流への放熱性能を向上させることができる。このように、本実施形態では、制御装置２２の放熱性能、すなわち、制御回路を構成する回路素子５６及び回路基板５４の放熱性能を向上させることができる。

また、対向壁８４をヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃにより近接させることにより、対向壁８４に当たった空気流をヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの周辺により一層滞留させ易くすることができる。これにより、制御回路を構成する回路素子５６及び回路基板５４の放熱性能をより一層向上させることができる。なお、対向壁８４とヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃとの距離は、要求される冷却性能等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、対向壁８４がモータホルダ１８からセンタピース２０側へ向けて凸状に形成されていることにより、空気流が通過する空気流通路８３の一部の流路面積が狭められている。これにより、導入孔７４から導入された空気流の流速は、空気流通路８３において対向壁８４が設けられた部分に向かうにつれて高まる。その結果、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの間を通過する空気流の流速が高まり、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃから空気流への放熱を促進させることができる。

なお、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの突出方向の先端側の面に対向部を当接させる又は近接して配置させることにより、空気流を複数のボス部５８Ｃの間に導くことができる。これにより、ヒートシンク５８のボス部５８Ｃから空気流への放熱を促進させることができる。

また、本実施形態では、対向壁８４が、空気流通路８３内においてモータ本体１６が配置されるスペース（放熱部配置部８２）側に配置されている、すなわち、排出部７８側に配置されている。これにより、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの周辺に留まる空気流の空間の体積を大きくすることができる。その結果、制御回路を構成する回路素子５６及び回路基板５４の放熱性能をより一層向上させることができる。

（第２実施形態に係るファンモータ）
次に、図４〜図６を用いて本発明の第２実施形態に係るファンモータについて説明する。なお、前述の第１実施形態に係るファンモータ１０と対応する部材及び部分については、ファンモータ１０と同一の符号を付してその説明を省略することがある。

図４及び図５に示されるように、本実施形態に係るファンモータ８６は、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃ側へ向けて突出する流速増加部としての流速増加凸部８８がモータホルダ１８の円盤部４０に形成されていることに特徴がある。図５に示されるように、流速増加凸部８８は、ヒートシンク５８側から見て矩形ブロック状（直方体状）に形成されており、この流速増加凸部８８におけるヒートシンク５８側の面８８Ａは、径方向及び周方向に沿って延びる平面状に形成されている。そして、流速増加凸部８８におけるヒートシンク５８側の面８８Ａは、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃと近接して配置されている。なお、流速増加凸部８８におけるヒートシンク５８側の面８８Ａをヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃと当接させてもよい。

図６に示されるように、モータホルダ１８の円盤部４０において流速増加凸部８８が形成された部位の反対側には、窪み部９０が形成されている。これにより、モータホルダ１８を射出や鋳造などにより形成する際のひけが抑制されるようになっている。なお、図７に示されるように、上記窪み部９０を設けずに、モータホルダ１８の円盤部４０において流速増加凸部８８が形成された部位の反対側の部分に形成された肉抜孔７０の大きさを大きくすること等により、モータホルダ１８を形成する際のひけを抑制してもよい。

以上説明したファンモータ８６によれば、モータホルダ１８の流速増加凸部８８におけるヒートシンク５８側の面８８Ａが、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃと近接して配置されていることにより、空気流通路８３内においてヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃとモータホルダ１８との間をすり抜ける空気流の量を少なくすることができると共に、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの間を流れる空気流の流速を高めることができる。これにより、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃから空気流への放熱を促進させることができる。

なお、第２実施形態に係るファンモータ８６では、上記流速増加凸部８８を設けることにより、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの間を流れる空気流の流速を高めた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータホルダ１８の矩形状壁部７２における導入孔７４の周縁部からモータ本体１６側へ突出する流速増加部としての流速増加壁を延在させて、この流速増加壁におけるヒートシンク５８側の面を、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃと近接して配置する又は当接させることで、ヒートシンク５８の複数のボス部５８Ｃの間を流れる空気流の流速を高めてもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態に係るファンモータ１０、８６では、対向壁８４が空気流通路８３内においてモータ本体１６が配置されるスペース（放熱部配置部８２）側に配置された例について説明したが、本発明はこれに限定されない。対向壁８４の配置は、要求される制御装置２２の冷却性能等を考慮して適宜設定すればよい。また、導入孔７４から導入された空気流がモータ本体１６側を経由しない位置に当該空気流が排出される排出部を設けてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ ファンモータ
１２ ステータ
１４ ロータ
１６ モータ本体
１８ モータホルダ（ケース体）
２０ センタピース（ケース体）
２２ 制御装置
５４ 回路基板
５６ 回路素子
５８ ヒートシンク
５８Ａ 基部
５８Ｂ 放熱部
５８Ｃ ボス部（突出部）
６４ ファン
７４ 導入孔（導入部）
７８ 排出部
８３ 空気流通路
８４ 対向壁（対向部）
８６ ファンモータ
８８ 流速増加凸部（流速増加部）

Claims (7)

1. ステータ及び該ステータの磁界を受けて回転するロータを有するモータ本体と、
   前記ロータの回転に伴い回転するファンと、
   前記ステータへの通電を制御する制御回路を構成する回路基板及び該回路基板に取付けられた回路素子を有する制御装置と、
   前記制御装置に取付けられ、該制御装置の熱を放熱する放熱部を有するヒートシンクと、
   前記ロータの周囲に設けられたモータホルダ及び前記ステータを支持すると共に前記モータホルダとの間に前記放熱部が配置されると共に空気流が通過する空気流通路を形成するセンタピースを有するケース体と、
   前記放熱部へ向けて流れる空気流が導入される導入部と、
   前記導入部から導入された前記空気流が前記ファン側へ排出される排出部と、
   前記放熱部に対して前記空気流の下流側に配置され、前記空気流を遮る方向に延びる対向部と、
   を備え、
   前記放熱部は、前記モータホルダ側へ向けて突出する突出部を含んで構成され、
   前記対向部は、板状に形成された対向壁とされ、
   前記突出部と前記対向壁とが、前記ロータの回転径方向に対向して配置され、
   前記対向壁が、前記突出部を通過した空気流の下流側に配置されたファンモータ。
2. 前記対向壁は、前記放熱部と近接する位置に設けられている請求項１記載のファンモータ。
3. 前記対向壁は、前記空気流の流路を狭める方向へ突出する凸状に形成されている請求項１又は請求項２記載のファンモータ。
4. 前記対向壁は、前記排出部側に設けられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のファンモータ。
5. 前記空気流が、前記モータ本体に沿って流れた後に前記排出部から排出される請求項４記載のファンモータ。
6. 前記放熱部は、複数の前記突出部を含んで構成され、
   前記ケース体には、前記複数の突出部の突出方向の先端側の面に沿って配置される又は接触した状態で配置される流速増加部が設けられている請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のファンモータ。
7. 前記モータホルダは、前記ロータを該ロータの回転径方向外側から囲う筒状に形成された包囲部と、該包囲部から該包囲部の径方向外側に拡がる円盤部と、該円盤部から前記センタピース側に向けて立設されていると共に前記ロータの回転軸方向から見て矩形状に形成された矩形状壁部と、を含んで構成され、
   前記矩形状壁部の一部分には、該矩形状壁部の内部に空気流を導入する前記導入部が形成され、
   前記ロータと前記ステータとの間に形成された隙間、前記ロータに形成された開口、及び前記包囲部と前記モータ本体との間に形成された隙間が、前記排出部とされ、
   前記矩形状壁部に囲まれた空間において前記包囲部の径方向内側の空間と連通された部分は、前記モータ本体が配置されるモータ本体配置部とされ、
   前記矩形状壁部に囲まれた空間において前記モータ本体配置部よりも前記導入部側の部分でかつ前記円盤部と前記ロータの回転軸方向に対向する部分は、前記放熱部が配置される放熱部配置部とされ、
   前記円盤部における前記モータ本体配置部と前記放熱部配置部との境目に、前記対向壁が立設されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のファンモータ。